專利名稱：一種帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中的帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站。
背景技術(shù)：
在煤礦井下的瓦斯抽放移動(dòng)泵站、地面上的瓦斯抽放泵、井下工作面、井下水泵以及安全等幾乎所有的監(jiān)控系統(tǒng)中，都要用到傳輸分站。煤礦現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的傳輸分站的作用主要是采集各種傳感器數(shù)據(jù)、向設(shè)在地面監(jiān)控中心的監(jiān)控主機(jī)上傳數(shù)據(jù)以及解析監(jiān)控主機(jī)發(fā)送的控制數(shù)據(jù)。煤礦現(xiàn)場(chǎng)采用的分站一般多采用中心控制模式，即以監(jiān)控主機(jī)為中心，監(jiān)控分站響應(yīng)監(jiān)控主機(jī)的指令。該種模式的不足之處在于:當(dāng)傳輸分站較多時(shí)，控制響應(yīng)滯后，速度較慢；而且傳輸分站執(zhí)行協(xié)議單一，通信接口單一；而煤礦現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)有較多的傳感器信號(hào)、綜保信號(hào)以及PLC和監(jiān)控主機(jī)，各設(shè)備相互間的協(xié)議多不一致，且較多協(xié)議為自定協(xié)議，因而造成各設(shè)備之間數(shù)據(jù)難以方便進(jìn)行交互。網(wǎng)關(guān)可以解析多種協(xié)議，但其必須有其他設(shè)備做中心站，網(wǎng)關(guān)只起設(shè)備間通信的協(xié)議握手作用，并且網(wǎng)關(guān)的各設(shè)備數(shù)據(jù)地址不可編輯。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種作為煤礦安全等監(jiān)控系統(tǒng)中的子系統(tǒng)的帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站，該傳輸分站具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)傳輸功能，監(jiān)控系統(tǒng)中的各相關(guān)設(shè)備通過傳輸分站方便地進(jìn)行協(xié)議解析、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型的帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:包括頻率/開關(guān)量采集單元、以太網(wǎng)接口單元、第一 485接口單元、第二 485接口單元、第三485接口單元、第四485接口單元、CPU控制處理單元和控制輸出單元；上述的頻率/開關(guān)量采集單元設(shè)有頻率/開關(guān)量信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；以太網(wǎng)接口單元設(shè)有對(duì)外通信端和對(duì)內(nèi)通信端；第一 485接口單元、第二 485接口單元、第三485接口單元和第四485接口單元均分別設(shè)有對(duì)外通信端和對(duì)內(nèi)通信端；CPU控制處理單元設(shè)有信號(hào)輸入端、控制信號(hào)輸出端、以太網(wǎng)通信端、第一 485信號(hào)通信端、第二 485信號(hào)通信端、第三485信號(hào)通信端和第四485信號(hào)通信端；控制輸出單元設(shè)有控制信號(hào)輸入端和控制信號(hào)輸出端；上述的CPU控制處理單元的信號(hào)輸入端與頻率/開關(guān)量采集單元的信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；CPU控制處理單元的以太網(wǎng)通信端與以太網(wǎng)接口單元的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接;CPU控制處理單元的第一 485信號(hào)通信端與第一 485接口單元的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元的第二 485信號(hào)通信端與第二 485接口單元的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元的第三485信號(hào)通信端與第三485接口單元的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元的第四485信號(hào)通信端與第四485接口單元的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；控制輸出單元的控制信號(hào)輸入端與CPU控制處理單元的信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；使用時(shí)，頻率/開關(guān)量采集單元的頻率/開關(guān)量信號(hào)輸入端與監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控信號(hào)輸出端電連接；以太網(wǎng)接口單元的對(duì)外通信端與主控PC機(jī)雙向信號(hào)電連接；第一 485接口單元、第二 485接口單元、第三485接口單元和第四485接口單元的對(duì)外通信端分別與監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)外部設(shè)備信號(hào)電連接；控制輸出單元的控制信號(hào)輸出端與監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)執(zhí)行設(shè)備信號(hào)電連接。進(jìn)一步的方案是:上述的CPU控制處理單元的核心器件為CPU ;該CPU的型號(hào)為NXP 的 LPC1768。本實(shí)用新型具有積極的效果:(1)本實(shí)用新型兼具傳輸分站和網(wǎng)關(guān)的功能，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)各相關(guān)設(shè)備通過本實(shí)施新型可實(shí)現(xiàn)無縫兼容，不需要針對(duì)特定的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行二次開發(fā)，從而使監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備可以的使用更加靈活，節(jié)約時(shí)間和成本。(2)本實(shí)用新型的通信端口設(shè)定為主口時(shí)，可最多管理32個(gè)子設(shè)備，構(gòu)建分布式小型監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、方便。(3)本實(shí)用新型接入以太網(wǎng)的設(shè)備對(duì)等、不分主從，克服了常見的主從結(jié)構(gòu)傳輸分站導(dǎo)致的巡檢周期過長(zhǎng)等不足，而且以太網(wǎng)傳輸速率更高。(4)本實(shí)用新型具有有4路獨(dú)立串口，每路串口可以獨(dú)立設(shè)置，每路串口可以兼容多種協(xié)議，協(xié)議類型由用戶選擇；(5)分站簡(jiǎn)化PLC等控制設(shè)備的功能，簡(jiǎn)化模擬量接入模塊，降低成本；同時(shí)使監(jiān)控系統(tǒng)的拓?fù)湎鄬?duì)簡(jiǎn)單。(6)本實(shí)用新型使監(jiān)控系統(tǒng)各設(shè)備數(shù)據(jù)相對(duì)于用戶透明，便于用戶對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和以及做更深的應(yīng)用開發(fā)。

圖1為本實(shí)用新型的電路框圖；圖2為本實(shí)用新型的典型應(yīng)用的示意圖。上述附圖中的附圖標(biāo)記如下:頻率/開關(guān)量采集單元1，以太網(wǎng)接口單元2，第一 485接口單元31，第二 485接口單元32，第三485接口單元33，第四485接口單元34，CPU控制處理單元4，控制輸出單元5。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。(實(shí)施例1)見圖1，本實(shí)施例的帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站，由頻率/開關(guān)量采集單元1、以太網(wǎng)接口單元2、第一 485接口單元31、第二 485接口單元32、第三485接口單元33、第四485接口單元34、CPU控制處理單元4和控制輸出單元5組成。頻率/開關(guān)量采集單元I設(shè)有頻率/開關(guān)量信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；以太網(wǎng)接口單元2設(shè)有對(duì)外通信端和對(duì)內(nèi)通信端；第一 485接口單元31、第二 485接口單元32、第三485接口單元33和第四485接口單元34均分別設(shè)有對(duì)外通信端和對(duì)內(nèi)通信端；CPU控制處理單元4設(shè)有信號(hào)輸入端、控制信號(hào)輸出端、以太網(wǎng)通信端、第一 485信號(hào)通信端、第二 485信號(hào)通信端、第三485信號(hào)通信端和第四485信號(hào)通信端；控制輸出單元5設(shè)有控制信號(hào)輸入端和控制信號(hào)輸出端。CPU控制處理單元4的信號(hào)輸入端與頻率/開關(guān)量采集單元I的信號(hào)輸出端信號(hào)電連接；CPU控制處理單元4的以太網(wǎng)通信端與以太網(wǎng)接口單元2的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元4的第一 485信號(hào)通信端與第一 485接口單元31的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元4的第二 485信號(hào)通信端與第二 485接口單元32的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元4的第三485信號(hào)通信端與第三485接口單元33的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元4的第四485信號(hào)通信端與第四485接口單元34的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；控制輸出單元5的控制信號(hào)輸入端與CPU控制處理單元4的信號(hào)輸出端信號(hào)電連接。CPU控制處理單元4的核心器件為CPU，本實(shí)施例中，該CPU的型號(hào)優(yōu)選采用NXP的LPC1768，第二代Cortex-M3內(nèi)核，運(yùn)行速度高達(dá)120MHz采用純Thumb2指令集，代碼存儲(chǔ)密度高，內(nèi)置嵌套向量中斷控制器(NVIC)，極大程度的降低了中斷延遲；不可屏蔽中斷(匪I)輸入；具有存儲(chǔ)器保護(hù)單元，內(nèi)嵌系統(tǒng)時(shí)鐘；存儲(chǔ)器保護(hù)單元(MPU) ;96KB片內(nèi)SRAM包括:64KB SRAM可供高性能CPU通過本地代碼/數(shù)據(jù)總線訪問；2個(gè)16KB SRAM模塊，帶獨(dú)立訪問路徑，可進(jìn)行更高吞吐量的操作。這些SRAM模塊可用于以太網(wǎng)、USB、DMA存儲(chǔ)器，以及通用指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；具有在系統(tǒng)編程(ISP)和在應(yīng)用編程(IAP)功能的512KB片上Flash程序存儲(chǔ)器；AHB多層矩陣上具有8通道的通用DMA控制器(GPDMA)，結(jié)合SSP、I2S、UART,AD/DA轉(zhuǎn)換、定時(shí)器匹配信號(hào)和GPIO使用，并可用于存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳輸。本實(shí)施例的帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站在使用時(shí)，頻率/開關(guān)量采集單元I的頻率/開關(guān)量信號(hào)輸入端與煤礦監(jiān)控傳感器的頻率輸出端信號(hào)電連接；以太網(wǎng)接口單元2的對(duì)外通信端與主控PC機(jī)雙向信號(hào)電連接；第一 485接口單元31、第二 485接口單元32、第三485接口單元33和第四485接口單元34的對(duì)外通信端分別與監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)外部設(shè)備信號(hào)電連接；控制輸出單元5的控制信號(hào)輸出端與監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)執(zhí)行設(shè)備信號(hào)電連接。本實(shí)施例的帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站的頻率/開關(guān)量采集單元I的頻率/開關(guān)量信號(hào)輸入端可以同時(shí)采集16路頻率、開關(guān)量信號(hào)；控制輸出單元5的控制信號(hào)輸出端具有8路開出控制。以太網(wǎng)接口單元2可以解析TCP/IP協(xié)議、UCP協(xié)議、M0DBUS_RTU協(xié)議，RS485接口可以兼容M0DBUS_RTU協(xié)議、KJ95協(xié)議、綜保協(xié)議以及通信控制柜傳輸協(xié)議。分站端口的接入?yún)f(xié)議可以由用戶自定義，并且接入分站的數(shù)據(jù)地址也可以自由定義，使各通信設(shè)備間的數(shù)據(jù)相對(duì)于用戶是透明的，各設(shè)備也可以共享數(shù)據(jù)。見圖2，本實(shí)施例的帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站在用于煤礦等監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，由其以太網(wǎng)接口單元2的對(duì)外通信端與設(shè)在監(jiān)控中心的主控PC機(jī)雙向信號(hào)電連接，主控PC機(jī)通過以太網(wǎng)接口單元2傳輸信息實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控和對(duì)分站的配置，配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于分站的FLASH中。配置第一 485接口單元31為主口，該接口掛接監(jiān)測(cè)分站；監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)傳感器掛接到監(jiān)測(cè)分站上，監(jiān)測(cè)分站將傳感器數(shù)據(jù)保存到分站中指定的數(shù)據(jù)池中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能。傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)處理后由掛接在第二 485接口單元32上的顯示控制柜或掛接在第三485接口單元33上的觸摸屏予以顯示，同時(shí)顯示控制柜和觸摸屏的控制數(shù)據(jù)上傳到本實(shí)施例的傳輸分站的數(shù)據(jù)池中，掛接在第四485接口單元34上的PLC (可編程邏輯控制器)根據(jù)數(shù)據(jù)池中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷，從而發(fā)出控制信號(hào)，這樣PLC可以不具備模擬信號(hào)采集功能，同時(shí)各設(shè)備都可以共享數(shù)據(jù)池中的數(shù)據(jù)。。[0023]PC機(jī)與分站通過以太網(wǎng)連接，PC安裝的配置軟件通過網(wǎng)絡(luò)捕獲可以自動(dòng)捕獲分站，點(diǎn)擊使PC與分站連接。配置軟件可以方便地查詢和下發(fā)配置數(shù)據(jù)(操作類似網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)):用戶可以通過配置軟件選擇分站端口的協(xié)議類型、分站通信端口基本設(shè)置、數(shù)據(jù)池地址定義、數(shù)據(jù)池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)視等等。RS485通信口可以配置為主口或從口，如果串口是從口，執(zhí)行主機(jī)協(xié)議指令。如果串口設(shè)置為主口，按協(xié)議類型下發(fā)巡檢指令，當(dāng)巡檢指令下發(fā)后本實(shí)施例的傳輸分站等待從口設(shè)備的回送，如果回送超時(shí)、回送錯(cuò)誤時(shí)，本實(shí)施例的傳輸分站再次對(duì)該站點(diǎn)設(shè)備發(fā)送巡檢，當(dāng)通道連續(xù)故障超三次或設(shè)備回送正確時(shí)，分站巡檢下個(gè)站點(diǎn)。如果從口設(shè)備回送正確，分站將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按配置的要求存放到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)池中。綜上所述，本實(shí)施例的帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站，兼具傳輸分站和網(wǎng)關(guān)的功能，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)各相關(guān)設(shè)備通過本實(shí)施新型可實(shí)現(xiàn)無縫兼容，不需要針對(duì)特定的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行二次開發(fā)，從而使監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備可以的使用更加靈活，節(jié)約時(shí)間和成本；通過將通信端口設(shè)定為主口時(shí)，可最多管理32個(gè)子設(shè)備，構(gòu)建分布式小型監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、方便；接入以太網(wǎng)的設(shè)備對(duì)等、不分主從，克服了常見的主從結(jié)構(gòu)傳輸分站導(dǎo)致的巡檢周期過長(zhǎng)等不足，而且以太網(wǎng)傳輸速率更高；具有4路獨(dú)立串口，每路串口可以兼容多種協(xié)議，協(xié)議類型由用戶選擇；簡(jiǎn)化PLC等控制設(shè)備的功能需求，簡(jiǎn)化模擬量接入，降低成本；同時(shí)使監(jiān)控系統(tǒng)的拓?fù)湎鄬?duì)簡(jiǎn)單；監(jiān)控系統(tǒng)各設(shè)備數(shù)據(jù)相對(duì)于用戶透明，便于用戶對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和以及做更深的應(yīng)用開發(fā)。以上實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的說明，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對(duì)應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站，其特征在于:包括頻率/開關(guān)量采集單元(I)、以太網(wǎng)接口單元(2)、第一 485接口單元(31)、第二 485接口單元(32)、第三485接口單元(33)、第四485接口單元(34)、CPU控制處理單元(4)和控制輸出單元(5)； 所述的頻率/開關(guān)量采集單元(I)設(shè)有頻率/開關(guān)量信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；以太網(wǎng)接口單元(2)設(shè)有對(duì)外通信端和對(duì)內(nèi)通信端；第一 485接口單元(31)、第二 485接口單元(32)、第三485接口單元(33)和第四485接口單元(34)均分別設(shè)有對(duì)外通信端和對(duì)內(nèi)通信端；CPU控制處理單元(4)設(shè)有信號(hào)輸入端、控制信號(hào)輸出端、以太網(wǎng)通信端、第一 485信號(hào)通信端、第二 485信號(hào)通信端、第三485信號(hào)通信端和第四485信號(hào)通信端；控制輸出單元(5)設(shè)有控制信號(hào)輸入端和控制信號(hào)輸出端； 所述的CPU控制處理單元(4)的信號(hào)輸入端與頻率/開關(guān)量采集單元(I)的信號(hào)輸出端信號(hào)電連接;CPU控制處理單元(4)的以太網(wǎng)通信端與以太網(wǎng)接口單元(2)的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元(4)的第一 485信號(hào)通信端與第一 485接口單元(31)的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接;CPU控制處理單元(4)的第二 485信號(hào)通信端與第二 485接口單元(32)的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元(4)的第三485信號(hào)通信端與第三485接口單元(33)的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；CPU控制處理單元(4)的第四485信號(hào)通信端與第四485接口單元(34)的對(duì)內(nèi)通信端雙向信號(hào)電連接；控制輸出單元(5)的控制信號(hào)輸入端與CPU控制處理單元(4)的信號(hào)輸出端信號(hào)電連接； 使用時(shí)，頻率/開關(guān)量采集單元(I)的頻率/開關(guān)量信號(hào)輸入端與監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控信號(hào)輸出端電連接；以太網(wǎng)接口單元(2)的對(duì)外通信端與主控PC機(jī)雙向信號(hào)電連接；第一 485接口單元(31)、第二 485接口單元(32)、第三485接口單元(33)和第四485接口單元(34)的對(duì)外通信端分別與監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)外部設(shè)備信號(hào)電連接；控制輸出單元(5)的控制信號(hào)輸出端與監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)執(zhí)行設(shè)備信號(hào)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站，其特征在于:所述的CPU控制處理單元(4)的核心器件為CPU ;該CPU的型號(hào)為NXP的LPC1768。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種帶網(wǎng)關(guān)功能的傳輸分站，包括頻率/開關(guān)量采集單元、以太網(wǎng)接口單元、第一、第二、第三和第四485接口單元、CPU控制處理單元和控制輸出單元；頻率/開關(guān)量采集單元、以太網(wǎng)接口單元、第一、第二、第三、第四485接口單元以及控制輸出單元均與CPU控制處理單元相應(yīng)信號(hào)電連接；使用時(shí)，頻率/開關(guān)量采集單元外接監(jiān)控信號(hào)；以太網(wǎng)接口單元外接主控PC機(jī)；第一、第二、第三和第四485接口單元與監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)外部設(shè)備信號(hào)電連接；控制輸出單元的控制信號(hào)輸出端與監(jiān)控系統(tǒng)的相應(yīng)執(zhí)行設(shè)備信號(hào)電連接。本實(shí)用新型兼具傳輸分站和網(wǎng)關(guān)的功能，串口可以兼容多種協(xié)議，使用經(jīng)濟(jì)、方便，響應(yīng)快速，傳輸速率高。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202939470SQ201220616830
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者王樹豐, 方斌, 邱宇, 謝國(guó)軍, 劉健康, 高晴 申請(qǐng)人:天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司, 中煤科工集團(tuán)常州自動(dòng)化研究院